RFID技術(shù)工作原理圖

       為使RFID讀寫(xiě)器能順利完成其作用范圍內(nèi)的標(biāo)簽標(biāo)識(shí)、信息讀寫(xiě)等操作，防止碰撞，RFID主要采用TDMA時(shí)分多路接入法，每個(gè)標(biāo)簽在單獨(dú)的某個(gè)時(shí)隙內(nèi)占有信道與讀寫(xiě)器進(jìn)行通信。然而，在多讀寫(xiě)器、多個(gè)電子標(biāo)簽的系統(tǒng)中，信號(hào)之間的沖突與干擾在所難免，這會(huì)導(dǎo)致信息疊混，嚴(yán)重影響RFID的使用性能。信號(hào)之間的沖突分為標(biāo)簽沖突和讀寫(xiě)器沖突兩類(lèi)，解決沖突的關(guān)鍵在于使用放碰撞算法。

       1. 標(biāo)簽沖突

        當(dāng)多個(gè)電子標(biāo)簽處于同一個(gè)讀寫(xiě)器的作用范圍時(shí)，在沒(méi)有采取多址訪問(wèn)控制機(jī)制的情況下，信息的傳輸過(guò)程將產(chǎn)生干擾，這將導(dǎo)致信息讀取失敗。

      （1）隨機(jī)性解決方案

        對(duì)于標(biāo)簽沖突，一般采用Aloha搜索算法。例如，目前高頻頻段的電子標(biāo)簽都是用Aloha法來(lái)處理。Aloha法在一個(gè)周期性的循環(huán)中將數(shù)據(jù)不斷地發(fā)送給讀寫(xiě)器，數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)間只占有重復(fù)時(shí)間的很小部分，傳輸間歇長(zhǎng)，標(biāo)簽重復(fù)時(shí)間小，各標(biāo)簽可在不同的時(shí)段上傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包傳送時(shí)不易發(fā)生碰撞。改進(jìn)型的Aloha算法還可以對(duì)標(biāo)簽的數(shù)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)估，并根據(jù)一定的優(yōu)化準(zhǔn)則，自適應(yīng)選取延遲的時(shí)間及幀長(zhǎng)，顯著地提高了識(shí)別速度。由于同類(lèi)型的電子標(biāo)簽工作在同一頻率，共享同一個(gè)通信信道，Aloha算法中標(biāo)簽利用隨機(jī)時(shí)間響應(yīng)讀寫(xiě)器的命令，其延遲時(shí)間和檢測(cè)時(shí)間是隨機(jī)分布的，是一種不確定的隨機(jī)算法。

      （2）確定性解決方案

        除隨機(jī)性方案外，還有一種確定性解決方案，主要用于超高頻頻段。確定性解決方案的基本思想是，讀寫(xiě)器將沖突區(qū)域的標(biāo)簽不斷劃分為更小的子集，根據(jù)標(biāo)簽ID的唯一性來(lái)選擇標(biāo)簽進(jìn)行通信。在確定性解決方案中，最典型的是樹(shù)形搜索算法，這種算法由讀寫(xiě)器發(fā)出請(qǐng)求命令，N個(gè)標(biāo)簽同時(shí)響應(yīng)造成沖突后，檢測(cè)沖突位置，逐個(gè)通知不符合要求的標(biāo)簽退出沖突，最后一個(gè)標(biāo)簽予以響應(yīng)。余下的N-1個(gè)標(biāo)簽重復(fù)上述步驟，經(jīng)過(guò)N-1次循環(huán)后，所有標(biāo)簽訪問(wèn)完畢。確定性解決方案的缺點(diǎn)是標(biāo)簽識(shí)別速度較低。

       2. 讀寫(xiě)器沖突

        在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)需要近距離布局多個(gè)RFID讀寫(xiě)器，一個(gè)標(biāo)簽同時(shí)接收到多個(gè)讀寫(xiě)器的命令，從而導(dǎo)致讀寫(xiě)器間相互干擾。

位沖突示意圖

        ??RFID讀寫(xiě)器??沖突有兩種，一種是由多個(gè)讀寫(xiě)器同時(shí)在相同頻段上運(yùn)行而引起的頻率干擾，一種是由多個(gè)相鄰的讀寫(xiě)器試圖同時(shí)與一個(gè)標(biāo)簽進(jìn)行通信而引起的標(biāo)簽干擾。解決干擾最簡(jiǎn)單的做法是，對(duì)相鄰的讀寫(xiě)器分配在不同的頻率或時(shí)隙，而對(duì)物理上足夠分離的讀寫(xiě)器分配在同一頻率或時(shí)隙。目前已提出的Colorwave算法提供了一個(gè)實(shí)時(shí)、分布式的MAC協(xié)議，該協(xié)議可以為讀寫(xiě)器分配頻率與時(shí)隙，從而減少了讀寫(xiě)器間的干擾。

        在ETSI標(biāo)準(zhǔn)中，讀寫(xiě)器在同標(biāo)簽通信前，每隔100ms探測(cè)一次數(shù)據(jù)信道的狀態(tài)，采用載波偵聽(tīng)的方式來(lái)解決讀寫(xiě)器的沖突。在EPC標(biāo)準(zhǔn)中，在頻率譜上將讀寫(xiě)器傳輸和標(biāo)簽傳輸分離開(kāi)，這樣讀寫(xiě)器僅與讀寫(xiě)器發(fā)生沖突，標(biāo)簽僅與標(biāo)簽發(fā)生沖突，簡(jiǎn)化了問(wèn)題。

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